轻量化仿羽绒合成纤维及其制备方法

本发明涉及纤维，尤其涉及一种轻量化仿羽绒合成纤维及其制备方法。

背景技术：

1、羽绒是“羽”和“绒”的混合物，羽作为毛片结构，在羽绒中起支撑作用，能让羽绒迅速回弹，而绒作为绒丝结构，大量绒丝组成朵状结构，饱含着大量不流动的空气，使得羽绒具有优异的保暖性能。跟羽绒相比，棉花、蚕丝、化纤、羊毛等纤维都是线性的，不仅固定的空气量少，长期使用会出现板结，影响保暖性能和舒适感，而羽绒则不会具有板结的问题，长期使用依然蓬松，因此羽绒在保暖材料中脱颖而出。天然羽绒虽然具有蓬松保暖、手感光滑、柔软等性能，但是其成本较高、原料难的，且为了满足织物的菌类含量指标，使其处理工艺比较复杂，工业效率低下，这给仿羽绒产品的发展提供了机会。

2、现有技术中，发明专利(申请号为cn 201710548272.9)公开了一种仿羽绒纤维，该仿羽绒纤维包括热可塑性聚合物体及沿热可塑性聚合物体的轴向延伸的至少11个孔隙，该孔隙的孔径为0.14μm以上，其单根的纤度为0.4d以上5d以下。该仿羽绒纤维具有多孔隙的中空构造，其由设有孔隙的热可塑性聚合物体构成，重量轻、保温性高，可作为羽绒服内部的填充物；但是该材料通过在热可塑性聚合物中的孔隙来赋予保暖效果，但受纤维直径的影响，其孔隙充填有限，保暖性能无法进一步提高。

3、发明专利(申请号为cn 202211463908.7)公开了一种仿羽绒絮片及其制备方法，仿羽绒絮片由骨架纤维和超细纤维复合而成，骨架纤维为二维合成纤维、三维卷曲中空纤维中的一种或多种，超细纤维为超细聚丙烯纤维。该制备方法是通过采用吹棉机对超细纤维和骨架纤维进行复合，能够实现超细纤维和骨架纤维的充分混合，形成仿羽绒絮片；但是该方法得到的仿羽绒絮片整体性差，骨架纤维与超细纤维之间的结合性差，在应用时容易出现分离或板结的现象，影响其保暖效果。

4、有鉴于此，有必要设计一种改进的轻量化仿羽绒合成纤维及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种轻量化仿羽绒合成纤维及其制备方法，选用两相分离的热塑性聚合物分别作为海相与岛相材料，通过海岛/皮芯熔融纺丝技术方法制备得到初生纤维，再将初生纤维浸泡至有机溶剂中除去海相聚合物，得到含有芯层主干纤维与皮层纳米短纤维的轻量化仿羽绒合成纤维；该仿羽绒合成纤维的皮层纳米短纤维间填充了大量空气，使其具有优异的保温保暖功能。

2、为实现上述发明目的，本发明提供了一种轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、选择热塑性聚合物作为岛相聚合物，选择与所述岛相聚合物不相容的热塑性聚合物作为海相聚合物，所述海相聚合物为可溶于有机溶剂的聚合物；

4、s2、将所述岛相聚合物、海相聚合物共混造粒，作为皮层原料，所述岛相聚合物与海相聚合物的质量百分比为(10％～30％):(70％～90％)；

5、s3、选择与所述岛相聚合物两相相容的聚合物作为芯层原料，将所述皮层原料与所述芯层原料通过皮芯熔融纺丝技术，制备具有皮芯结构的初生纤维；

6、s4、将步骤s3的所述初生纤维浸泡至有机溶剂中，除去皮层中的所述海相聚合物，制得轻量化仿羽绒合成纤维。

7、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述岛相聚合物中还含有具有光热转换性能的发热纳米粉体，所述发热纳米粉体的粒径为50～500nm。

8、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述海相聚合物包括聚苯乙烯、聚乙烯、醋酸纤维素酯中的一种，所述有机溶剂相对应的选择甲苯、二甲苯或丙酮中的一种。

9、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，所述皮芯熔融纺丝技术的熔融温度高于所述皮层原料与所述芯层原料的熔点。

10、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，作为岛相聚合物的所述热塑性聚合物包括聚酯、尼龙、聚烯烃中的一种。

11、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，所述芯层原料中还含有抗菌剂，所述抗菌剂在熔融纺丝时添加入所述芯层原料中。

12、作为本发明的进一步改进，所述发热纳米粉体包括碳粉、第四副族金属碳化物中的一种或多种。

13、作为本发明的进一步改进，所述抗菌剂包括纳米银、纳米铜、纳米锌、胍盐、季铵盐中的一种或多种。

14、一种由上述中任一项所述的制备方法制备的轻量化仿羽绒合成纤维，所述轻量化仿羽绒合成纤维包括芯层主干纤维与皮层纳米短纤维，所述芯层主干纤维与所述皮层纳米短纤维之间为相互粘连的一体化结构。

15、作为本发明的进一步改进，所述芯层主干纤维的直径为5～15μm；所述皮层纳米短纤维的直径为50～800nm，长度为100～5000nm。

16、本发明的有益效果是：

17、1、本发明的一种轻量化仿羽绒合成纤维及其制备方法，选用两相分离的热塑性聚合物分别作为海相与岛相材料，将海相与岛相材料共混作为皮层原料，将与岛相聚合物两相相容的聚合物作为芯层原料，通过海岛/皮芯熔融纺丝技术方法制备得到初生纤维，再将初生纤维浸泡至有机溶剂中除去海相聚合物，得到含有芯层主干纤维与皮层纳米短纤维的轻量化仿羽绒合成纤维。本发明的仿羽绒合成纤维的皮层纳米短纤维间填充了大量空气，使其具有优异的保温保暖功能；且制备方法简单易实施，适合工业化批量生产。

18、2、本发明的制备方法得到的轻量化仿羽绒合成纤维，其芯层主干纤维与皮层纳米短纤维选用两相相容的热塑性聚合物，在熔融纺丝过程中两者通过分子链的运动发生相互粘连，使得到的皮层纳米短纤维牢固粘连于芯层主干纤维上，与之形成一体化结构，使合成纤维不易变形、耐久性好，提高了仿羽绒纤维的力学性能与实用性。另外，皮层纳米短纤维为无序结构，短纤维间充填了空气，可以使纤维变得更加蓬松，且空气的导热性差，赋予了该结构的纤维良好的保温效果。

19、3、本发明的轻量化仿羽绒合成纤维中还含有具有光热转换性能的发热纳米粉体及抗菌剂，使得该纤维不仅在光照下具有良好的发热转换性能，还具有优异的保温保暖性能和抗菌效果，且成本低廉，制备工艺简单、具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述岛相聚合物中还含有具有光热转换性能的发热纳米粉体，所述发热纳米粉体的粒径为50～500nm。

3.根据权利要求1所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述海相聚合物包括聚苯乙烯、聚乙烯、醋酸纤维素酯中的一种，所述有机溶剂相对应的选择甲苯、二甲苯或丙酮中的一种。

4.根据权利要求1所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述皮芯熔融纺丝技术的熔融温度高于所述皮层原料与所述芯层原料的熔点。

5.根据权利要求1所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，作为岛相聚合物的所述热塑性聚合物包括聚酯、尼龙、聚烯烃中的一种。

6.根据权利要求1所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述芯层原料中还含有抗菌剂，所述抗菌剂在熔融纺丝时添加入所述芯层原料中。

7.根据权利要求2所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，所述发热纳米粉体包括碳粉、第四副族金属碳化物中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的轻量化仿羽绒合成纤维的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂包括纳米银、纳米铜、纳米锌、胍盐、季铵盐中的一种或多种。

9.一种由权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备的轻量化仿羽绒合成纤维，其特征在于，所述轻量化仿羽绒合成纤维包括芯层主干纤维与皮层纳米短纤维，所述芯层主干纤维与所述皮层纳米短纤维之间为相互粘连的一体化结构。

10.根据权利要求9所述的轻量化仿羽绒合成纤维，其特征在于，所述芯层主干纤维的直径为5～15μm；所述皮层纳米短纤维的直径为50～800nm，长度为100～5000nm。

技术总结本发明提供了一种轻量化仿羽绒合成纤维及其制备方法，选用两相分离的热塑性聚合物分别作为海相与岛相材料，并将两者作为皮层原料，将与岛相聚合物两相相容的聚合物作为芯层原料，通过海岛/皮芯熔融纺丝技术方法制备得到初生纤维，再将初生纤维浸泡至有机溶剂中除去海相聚合物，得到轻量化仿羽绒合成纤维。该轻量化仿羽绒合成纤维的芯层主干纤维与皮层纳米短纤维两相相容，在熔融纺丝过程中两者发生粘合，形成一体化结构，使合成纤维不易变形、耐久性好，提高了仿羽绒纤维的力学性能与实用性；且皮层纳米短纤维为无序结构，短纤维间充填了空气，使纤维变得更加蓬松，赋予了该结构的复合纤维良好的保温效果，具有广阔的应用前景。技术研发人员：王栋,陈佳慧,薛恒,李沐芳,梅涛,赵青华,王雯雯,张文宇受保护的技术使用者：武汉纺织大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16